Metody i procesy detoksykacji odpadów cyjankowych

Wprowadzenie

Odpady cyjankowe to odpady stałe powstające w procesie wzbogacania kopalń złota i innych kopalń. Ze względu na obecność pozostałości cyjanki i inne metale ciężkie, jeśli nie zostaną odpowiednio oczyszczone, spowodują duże szkody dla środowiska i zdrowia ludzi. Wysoka toksyczność Cyjanki może rozprzestrzeniać się przez powietrze, wodę i glebę, zanieczyszczając otaczający ekosystem i zagrażając przetrwaniu zwierząt i roślin. Dlatego pilnie należy je odtruć Odpady cyjankowe. W tym artykule szczegółowo przedstawimy Detoksykacji metody i procesy cyjanek odpadki.

Charakterystyka i zagrożenia związane z odpadami cyjankowymi

Skład odpadów cyjankowych jest złożony. Oprócz niereagujących cyjanków zawierają one również metale ciężkie, takie jak miedź, ołów, cynk i RTĘĆTe metale ciężkie są trudne do degradacji w środowisku naturalnym i kumulują się przez długi czas. Cyjanki mogą hamować aktywność enzymów oddechowych w komórkach biologicznych, prowadząc do uduszenia i śmierci organizmów. Na przykład, odprowadzanie ścieków zawierających cyjanki do rzek spowoduje śmierć wielu organizmów wodnych, takich jak ryby, niszcząc równowagę ekologiczną wód. Po dostaniu się metali ciężkich do organizmu człowieka, kumulują się one w narządach i powodują różne choroby. Na przykład zatrucie ołowiem wpływa na rozwój układu nerwowego, a rtęć zatrucie uszkadza nerki i mózg.

Metody detoksykacji

Metoda utleniania chemicznego

1. Metoda chlorowania alkalicznego: Jest to powszechnie stosowana metoda detoksykacji chemicznego utleniania. W warunkach alkalicznych (zwykle wartość pH jest kontrolowana na poziomie 10 - 11), utleniacze, takie jak gaz chlorowy lub podchloryny, są dodawane do odpadów cyjankowych. Zasada reakcji jest następująca: Najpierw jony cyjankowe (CN⁻) są utleniane do jonów cyjanianowych (CNO⁻), a równanie reakcji jest następujące: CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Następnie cyjanian rozkłada się na nieszkodliwe substancje, takie jak azot i dwutlenek węgla w wyniku dalszego utleniania, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Zaletą tej metody jest stosunkowo duża szybkość reakcji i oczywisty efekt detoksykacji. Wadą jest jednak to, że mogą powstawać pewne zanieczyszczenia wtórne, np. gazy spalinowe zawierające chlor.

2. Metoda utleniania nadtlenkiem wodoru: Nadtlenek wodoru (H₂O₂) może utleniać i rozkładać cyjanki w obecności odpowiedniego katalizatora. Zazwyczaj wybiera się katalizatory, takie jak jony żelazawe (Fe²⁺). Podczas procesu reakcji nadtlenek wodoru rozkłada się, wytwarzając rodniki hydroksylowe (·OH), które mają niezwykle silne właściwości utleniające i mogą szybko utleniać cyjanki. Równanie reakcji to CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Zaletą metody utleniania nadtlenku wodoru jest to, że produktami po rozkładzie nadtlenku wodoru są woda i tlen, a nie są wprowadzane żadne nowe zanieczyszczenia, ale koszt jest stosunkowo wysoki, a wymagania dotyczące warunków reakcji są stosunkowo rygorystyczne.

Metoda utleniania biologicznego

1. Metoda wypłukiwania mikrobiologicznego: Stosuje się niektóre specjalne mikroorganizmy, takie jak Thiobacillus ferrooxidans. Te mikroorganizmy mogą wykorzystywać cyjanki jako źródła azotu i węgla podczas procesu wzrostu, a także utleniać je i rozkładać. Poprzez własną aktywność metaboliczną mikroorganizmy przekształcają cyjanki w nieszkodliwe substancje, takie jak dwutlenek węgla, woda i amoniak. Zaletą tej metody jest to, że jest przyjazna dla środowiska i ma niskie zużycie energii, ale wadą jest to, że wzrost mikroorganizmów jest w dużym stopniu zależny od czynników środowiskowych, takich jak temperatura i wartość pH, a cykl obróbki jest stosunkowo długi.

2. Metoda biofilmu: Mikroorganizmy są utrwalane na powierzchni nośnika, tworząc biofilm. Gdy odpady cyjankowe wchodzą w kontakt z biofilmem, cyjanki są rozkładane przez mikroorganizmy. Biofilm ma silne zdolności adsorpcji i degradacji, co może poprawić wydajność oczyszczania mikroorganizmów z cyjanków. W porównaniu z metodą wymywania mikrobiologicznego, mikroorganizmy w metodzie biofilmu nie są łatwe do utraty i mają większą stabilność, ale również stają w obliczu problemu wrażliwości na warunki środowiskowe.

Inne metody

1. Metoda pirolizy wysokotemperaturowej: Odpady cyjankowe są pirolityczne w wysokich temperaturach (zwykle powyżej 800℃), a cyjanki rozkładają się na gazy, takie jak azot i tlenek węgla. Metoda pirolizy w wysokiej temperaturze może skutecznie usuwać cyjanki, ale wymaga dużego zużycia energii, a metale ciężkie mogą ulatniać się w warunkach wysokiej temperatury, co zwiększa trudność późniejszego oczyszczania gazów resztkowych.

2. Metoda adsorpcji: Adsorbenty takie jak węgiel aktywowany i zeolit ​​są używane do adsorpcji cyjanków. Adsorbenty mają dużą powierzchnię właściwą i mogą adsorbować cyjanki na swoich powierzchniach, osiągając w ten sposób cel detoksykacji. Metoda adsorpcji jest prosta w obsłudze, ale pojemność adsorpcyjna adsorbentu jest ograniczona, a adsorbent musi być regularnie wymieniany. Ponadto obróbka adsorbowanego adsorbentu jest również stosunkowo skomplikowana.

Proces detoksykacji

Obróbka wstępna

1. Kruszenie i przesiewanie: Ogromne odpady cyjankowe są kruszone w celu zmniejszenia ich wielkości cząstek, tak aby następująca reakcja detoksykacji mogła przebiegać pełniej. Typowe kruszarki obejmują kruszarki szczękowe, kruszarki stożkowe itp. Następnie pokruszone odpady są przesiewane przez urządzenia przesiewające, takie jak sita wibracyjne, w celu odsiania cząstek o różnych rozmiarach, zapewniając materiały o odpowiednich rozmiarach cząstek do późniejszej obróbki.

2. Wymywanie: Aby cyjanki lepiej się kontaktowały i reagowały z odczynnikiem detoksykacyjnym, do ługowania odpadów cyjankowych zwykle stosuje się wodę lub inne odpowiednie rozpuszczalniki. Proces ługowania przeprowadza się w zbiorniku mieszanym, a odpady i rozpuszczalnik są dokładnie mieszane przez mieszanie. Czynniki takie jak czas ługowania, temperatura i stosunek cieczy do ciała stałego wpływają na efekt ługowania i zazwyczaj muszą być optymalizowane zgodnie z rzeczywistymi warunkami.

Operacja detoksykacyjna

1. Proces operacyjny metody utleniania chemicznego: Biorąc za przykład metodę chlorowania alkalicznego, do roztworu odpadów po ługowaniu najpierw dodaje się wodorotlenek sodu, aby dostosować wartość pH roztworu do 10 - 11. Następnie powoli wprowadza się gaz chlorowy lub dodaje się roztwór podchlorynu sodu i jednocześnie miesza, aby reakcja przebiegła w pełni. Podczas procesu reakcji stężenie cyjanku w roztworze musi być monitorowane w czasie rzeczywistym. Gdy stężenie cyjanku spadnie poniżej określonego standardu, dodawanie utleniacza zostaje zatrzymane.

2. Proces działania metody biologicznego utleniania: Jeśli stosowana jest metoda ługowania mikrobiologicznego, dobrze wyhodowane Thiobacillus ferrooxidans i inne mikroorganizmy są zaszczepiane do roztworu ługującego zawierającego odpady cyjankowe. Temperaturę układu reakcyjnego kontroluje się w odpowiednim zakresie wzrostu mikroorganizmów (zwykle 25 - 35℃), a wartość pH dostosowuje się do odpowiedniego zakresu (zwykle 2 - 4). Podczas procesu reakcji składniki odżywcze muszą być regularnie uzupełniane, aby zaspokoić potrzeby wzrostu mikroorganizmów. Postęp reakcji detoksykacji ocenia się poprzez monitorowanie stężenia cyjanku i wzrostu mikroorganizmów.

Dalsze leczenie

1. Separacja ciała stałego od cieczy: Po zakończeniu reakcji detoksykacji oczyszczone odpady muszą zostać poddane separacji ciało stałe - ciecz. Typowe metody separacji ciało stałe - ciecz obejmują filtrację i wirowanie. Za pomocą sprzętu filtracyjnego, takiego jak prasy filtracyjne płytowe i ramowe, odpady stałe są oddzielane od cieczy. Oddzielona ciecz musi zostać dodatkowo przetestowana pod kątem zawartości cyjanku i metali ciężkich, aby upewnić się, że można ją odprowadzić po spełnieniu norm dotyczących odprowadzania.

2. Utylizacja odpadów: Po detoksykacji i oddzieleniu ciała stałego od cieczy, jeśli zawartość metali ciężkich w odpadach jest nadal wysoka, konieczne jest dalsze przetwarzanie. Na przykład, przyjmuje się technologię zestalania i stabilizacji, a odpady są mieszane z czynnikami zestalającymi, takimi jak cement i wapno, aby utrwalić metale ciężkie w zestalonym ciele i zmniejszyć ich mobilność w środowisku. Przetworzone odpady mogą być składowane na wysypiskach lub kompleksowo wykorzystywane zgodnie z rzeczywistymi warunkami, takimi jak wykorzystanie w produkcji materiałów budowlanych.

Podsumowanie

Detoksykacja odpadów cyjankowych ma ogromne znaczenie dla ochrony środowiska i zrównoważonego wykorzystania zasobów. Różne metody detoksykacji mają swoje zalety i wady. W zastosowaniach praktycznych odpowiednie metody i procesy detoksykacji muszą być kompleksowo dobierane zgodnie z czynnikami takimi jak charakterystyka odpadów cyjankowych, koszty obróbki i wymagania środowiskowe. Jednocześnie, wraz z ciągłym postępem nauki i technologii, stale pojawiają się nowe technologie i procesy detoksykacji. W przyszłości oczekuje się opracowania bardziej wydajnych, przyjaznych dla środowiska i ekonomicznych metod detoksykacji odpadów cyjankowych, co zapewni lepsze rozwiązania problemów środowiskowych powodowanych przez odpady cyjankowe.